可逆电池的电动势及其应用1

1、2022-2-26第九章第九章2022-2-26主要内容主要内容u可逆电池和可逆电极可逆电池和可逆电极 Reversible cells and reversible electrodes第第九章九章 可逆电池的电动势及其应用可逆电池的电动势及其应用u电动势的测定电动势的测定 The determination of electromotive force u可逆电池可逆电池的书写方法的书写方法 The notation of reversible cellsu可逆电池的热力学可逆电池的热力学 The thermodynamics of reversible cellsu电动势产生的机理电动势

2、产生的机理 The mechanism of forming electromotive forceu电极电势和电池的电动势电极电势和电池的电动势 The electrode potential and electromotive forceu电动势测定的应用电动势测定的应用 The determination application of electromotive force2022-2-269.19.1 可逆电池可逆电池(电化学与热力学的联系电化学与热力学的联系(可逆电池可逆电池(丹尼尔电池丹尼尔电池2022-2-26电化学与热力学的联系电化学与热力学的联系原原电池电池: : 化学能转换

3、为电能的装置。化学能转换为电能的装置。双液电池双液电池单液电池单液电池2022-2-26电化学与热力学的联系电化学与热力学的联系, ,max()rT p RfGWnEF zEFnEF)G(R,p,Tmr可逆电池可逆电池2022-2-26可逆电池可逆电池 (1) (1) 化学反应可逆化学反应可逆 放电（原电池）和充电（电解池）过程放电（原电池）和充电（电解池）过程 中，在两极上的反应完全可逆，总的电池反中，在两极上的反应完全可逆，总的电池反 应也可逆。应也可逆。可逆电池必须满足以下条件：可逆电池必须满足以下条件： 通过的电流无限小，电极反应在接近通过的电流无限小，电极反应在接近 平衡条件下完成。

4、平衡条件下完成。在电池中进行的其它过程也必须可逆在电池中进行的其它过程也必须可逆(液体接界处离液体接界处离 子的扩散可逆子的扩散可逆)。 (2) (2) 能量转变可逆能量转变可逆2022-2-26电极反应：电极反应： e2ZnZn2Cue2Cu2 负极（阳极）负极（阳极）正极（阴极）正极（阴极）CuZnCuZn22 电池反应：电池反应：丹尼尔电池丹尼尔电池在两溶液接界处还会发生在两溶液接界处还会发生ZnZn2+2+向向CuSOCuSO4 4溶液的扩散。溶液的扩散。原电池原电池( (放电放电) )通过的电流无限小通过的电流无限小2022-2-26电极反应：电极反应：Zne2Zn2e2CuCu2负

5、极（阴极）负极（阴极）正极（阳极）正极（阳极）22CunZCuZn电池反应：电池反应：丹尼尔电池丹尼尔电池在两溶液接界处还会发生在两溶液接界处还会发生CuCu2+2+向向ZnSOZnSO4 4溶液的扩散。溶液的扩散。电解池电解池( (充电充电) ) 充放电时离子的迁移是不可逆的，因而是充放电时离子的迁移是不可逆的，因而是不可逆电不可逆电池池，可以借助于，可以借助于盐桥盐桥消除液体接界电势。消除液体接界电势。通过的电流无限小通过的电流无限小2022-2-269.39.3 可逆电池的书写方法可逆电池的书写方法! 可逆电池的书面表示法! 可逆电池电动势的取号! 电池反应的写法! 可逆电极的类型202

6、2-2-26可逆电池的书面表示法可逆电池的书面表示法222 2( (1 10 00 0k kP Pa a) ) H HC Cl l a a C Cl l ( (s s) )H Hg g( (l l) ) Pt| H|()| Hg|1. 左左边为负极，起边为负极，起氧化氧化作用；作用； 右右边为正极，起边为正极，起还原还原作用。作用。2.“|”表示相界面，有电势差存在。表示相界面，有电势差存在。3.“|”表示盐桥，使液接电势降到可以忽略不计。表示盐桥，使液接电势降到可以忽略不计。4. 要注明温度，不注明就是要注明温度，不注明就是298.15 K；要注明物态，要注明物态， 气体要注明压力；溶液要注

7、明浓度。气体要注明压力；溶液要注明浓度。5. 气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极，气体电极和氧化还原电极要写出导电的惰性电极， 通常是铂电极。通常是铂电极。书写原则：书写原则： Cu(s) | )a(CuSO )a( ZnSO| Zn(s)24146. 整个电池的电动势整个电池的电动势E 右右左左2022-2-26可逆电池电动势的取号可逆电池电动势的取号自自 发发 电电 池池 ： rGm0例如：例如：Zn(s)|Zn2+(a1)|Cu2+ (a2)|Cu(s) Zn(s)+Cu2+Zn2+Cu(s) rGm0非自发电池：非自发电池： rGm0，E0，E0 根据上述规则写出的电池若电池电

8、势小于零，根据上述规则写出的电池若电池电势小于零，说明实际电池情况与书写表达相反。说明实际电池情况与书写表达相反。 rGm=-zEF2022-2-26电池反应的写法电池反应的写法1.电池表达式中左阳右阴，阳极氧化失去电池表达式中左阳右阴，阳极氧化失去电子，阴极还原得到电子。电子，阴极还原得到电子。2.2.在阳极（或阴极）上找出发生氧化（或还原）在阳极（或阴极）上找出发生氧化（或还原）反应的反应的“物质对物质对”，分别写出其电极反应。，分别写出其电极反应。注意：注意：（1） “物质对物质对”中各物质的状态、反中各物质的状态、反应物和产物勿错。应物和产物勿错。（2）先物质平衡，再电荷平衡（两电极得

9、、失）先物质平衡，再电荷平衡（两电极得、失电子数应相等）。电子数应相等）。3.将两电极反应相加即得电池反应。将两电极反应相加即得电池反应。书写原则书写原则: Cu(s) | )a(CuSO )a( ZnSO| Zn(s)24142022-2-26Example(1)负极（阳极）负极（阳极）正极（阴极）正极（阴极）电池反应的写法电池反应的写法Cd(Hg齐)CdSO48/3H2OCdSO4(饱和)CdSO48/3H2O Hg2 SO4(s)+Hg(l) (糊状物)电池反应：电池反应：Hg2SO4(s)+Cd(汞齐汞齐)+8/3H2OCdSO48/3H2O(s)+2Hg(l)Hg2 SO4（s）+

10、2e- 2 Hg（l）+ SO42(饱和饱和)Cd(汞齐汞齐) + SO42 (饱和饱和) + 8/3H2O CdSO48/3H2O(s)+ 2e-2022-2-262222 2( (1 10 00 0k kP Pa a) ) H HC Cl l a a C Cl l ( (s s) ) H Hg g( (l l) ) () Pt |H|()| Hg|)100(H2kPa)(Hg22sCl负极（阳极）：负极（阳极）：正极（阴极）：正极（阴极）： )(Hg)100(H222sClkPa电池反应：电池反应： e2Hg(l )Cl (a ) )(Ha e222 2H H(a )Hg(l )Cl (a

11、 ) 2222电池反应的写法电池反应的写法2022-2-26(-) Zn(s) Zn2+(a1)+2e-(+) 2H+(a2)+2e-H2(p)（3）Zn(s)|ZnSO4(a1)|H2SO4(a2)|H2(p) |Pt电池反应：电池反应：Zn(s)+2H+(a2)Zn2+(a1)+H2(p)电池反应的写法电池反应的写法电极反应：电极反应：2022-2-26（4）Ag(s)|AgNO3(aq)|HCl(aq)|AgCl(s) |Ag(s)电池反应：电池反应：AgCl(s)Ag+(aAg+)+Cl-(aCl-)电池反应的写法电池反应的写法(-) Ag(s) Ag+(aAg+)+e-(+) AgCl(s)+e-Ag(s)+Cl-(aCl-)电极反应：电极反应：2022-2-26 电极反应电极反应: ） Pb（s）+ SO42 （a1） PbS